JP6025335B2 - 電線接続構造及び電線接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線接続構造及び電線接続方法に関する。

特許文献１には、複数の電池を直列に接続した電池群を電気自動車やハイブリッドカーなどの電源として用いる技術が開示されている。これらの車両用の電池群は互いに間隔をあけて配置され、隣り合う電池群の総電極同士が高圧電線で直列又は並列に接続されている。

各電池群には、隣接する電池間の正極と負極を接続する複数の第１導体と両側の総電極に接続される第２導体とをそれぞれ保持する樹脂製のバスバモジュールが取り付けられている。このバスバモジュールには、各電池の電極と接続される多数の電線や第２導体に接続される高圧電線が配索されるようになっている。

高圧電線の両端には、それぞれ取付孔が形成された圧着端子が取り付けられている。例えば、各圧着端子の取付孔に、各バスバモジュールの第２導体を貫通して突出する総電極を差し込み、この総電極にナットを螺合することにより、高圧電線の両端の圧着端子を第２導体に押し当て、圧着端子と総電極とを電気的に接続するようになっている。バスバモジュールには、ナットを締め付ける際に圧着端子の共回りを一定範囲に制限するため、圧着端子を挟む位置に２つのリブが形成されている。

特開２００４−３６２９９７号公報

ところで、高圧電線の両端の圧着端子をそれぞれ隣り合う電池群の総電極に接続する場合、一方の圧着端子を一方の電池群の総電極に接続し、高圧電線を湾曲させた状態で、他方の圧着端子を他方の電池群の総電極に接続することになる。

しかし、この種の高圧電線は、軸線方向の長さ（以下、単に長さと略す。）に対して軸線方向と直交する方向の断面積が比較的大きいため（例えば、長さ２００ｍｍ、断面積１２ｓｑ）、高圧電線を湾曲させた状態で、他方の圧着端子を他方の電池群の所定位置に取り付ける作業は容易ではない。

そこで、本発明は、高圧電線を取り付ける際の作業性を向上させることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の電線接続構造は、複数の電池をそれぞれ直列接続してなる複数の電池群が互いに間隔をあけて配置され、隣り合う電池群の総電極同士を、両端に圧着端子を有する高圧電線で接続する電線接続構造において、高圧電線は、総電極に接続される導体が保持された樹脂製のバスバモジュールの導体に圧着端子の円形の固定部をボルト又はナットで締め付けて接続され、バスバモジュールには圧着端子の締め付け時の共回りを制限する２つのリブが圧着端子を挟む位置に形成されてなり、２つのリブの間隔は、隣り合う電池群の一方の総電極に接続される圧着端子の固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法に設定され、他方の総電極に接続される圧着端子の固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法よりも大きい第２の隙間寸法に設定されていることを特徴とする。

まず、高圧電線は、両端の圧着端子のうち、一方の圧着端子がボルト又はナットで導体に接続され、湾曲された状態で他方の圧着端子が他の電池群の導体に接続される。このとき、他方の圧着端子には、高圧電線（被覆部分）が湾曲することによる弾性変形の復元力が作用するため、他方の圧着端子を導体に接続するときには、この復元力に逆らって作業を行うことになる。

この点、本発明では、一方の圧着端子が収容されるリブ間の第１の隙間寸法よりも他方の圧着端子が収容されるリブ間の第２の隙間寸法の方が大きく設定されている。したがって、他方の圧着端子は、リブ間で高圧電線の復元力に応じた方向、つまり高圧電線の復元力が開放される方向へ向いた状態でリブ間に収容することができるため、高圧電線の復元力に逆らう操作力を小さくして、高圧電線の取り付け時の作業性を向上させることができる。また、リブ間に収容された他方の圧着端子は、ボルト又はナットを締め付ける前の状態で、これらの回転軸を中心に、リブ間で高圧電線の復元力が開放される方向へ回動する。そのため、高圧電線の余長が大きい場合でも、圧着端子が回動することで余長を吸収し、高圧電線の湾曲角度を緩やかにすることができるため、高圧電線の突き出した湾曲部分が他部品と接触するのを防ぐことができ、振動などに伴う高圧電線の損傷や異音の発生を防ぐことができる。

この場合において、第２の隙間寸法は、高圧電線の軸線と直交する方向の断面積と高圧電線の全長寸法との少なくとも一方に基づいて設定されるものとする。

すなわち、高圧電線の復元力は電線の断面積（太さ）や長さによって異なるため、これらに基づいて第２の隙間寸法を適宜設定することにより、高圧電線の復元力を効果的に弱めることができ、高圧電線の取り付け時の作業性を向上させることができる。

また、上記課題を解決するため、本発明は、複数の電池をそれぞれ直列接続してなる複数の電池群が互いに間隔をあけて配置され、隣り合う電池群の総電極同士を、両端に圧着端子を有する高圧電線で接続する電線接続方法において、高圧電線は、総電極に接続される導体が保持された樹脂製のバスバモジュールの導体に圧着端子の円形の固定部をボルト又はナットで締め付けて接続され、バスバモジュールには圧着端子の締め付け時の共回りを制限する２つのリブが圧着端子を挟む位置に形成され、２つのリブの間隔は、隣り合う電池群の一方の総電極に接続される圧着端子の固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法に設定され、他方の総電極に接続される圧着端子の固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法よりも大きい第２の隙間寸法に設定されてなり、高圧電線の一方の総電極に接続される圧着端子を一方のバスバモジュールの２つのリブ間に収納するとともに、圧着端子の固定部をボルト又はナットで締め付けた後、高圧電線を湾曲させ、次いで、他方の総電極に接続される圧着端子を他方のバスバモジュールの２つのリブ間に収納するとともに、圧着端子の固定部に形成される取付孔に他方の総電極を挿入し、圧着端子をボルト又はナットの軸を中心に回動させた状態でボルト又はナットを締め付けることを特徴とする。

本発明によれば、高圧電線を取り付ける際の作業性を向上させることができる。

本発明が適用される電線接続構造を採用して２つの電池群の総電極同士を高圧電線で接続する状態を示す斜視図である。 図１の電線接続構造において、高圧電線の圧着端子が総正極に接続される状態を示す図である。 図１の電線接続構造において、高圧電線の圧着端子が総負極に接続される状態を示す図である。

以下、本発明を適用してなる電線接続構造の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の電線接続構造は、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車などに搭載され、電動モータに電力を供給する電源装置などに適用されるものとして説明する。

本実施形態では、説明を分かり易くするため、複数の電池を直列に接続した電池群の構成について説明した後、２つの電池群が高圧電線で互いに直列に接続される電線接続構造について説明する。

図１に示すように、電源装置１は、複数の電池３からなる２つの電池群５と、各電池３を直列に接続するバスバモジュール７と、各電池群５の総電極同士を接続する高圧電線９を備えて構成される。

各電池群５は、直方体に形成された複数の電池３の電極面１１を同じ方向に揃えた状態で枠体内に収容されて構成される。各電池３の電極面１１には円柱状の正極１３と負極１５が突出して設けられ、隣り合う電池３との間で正極１３と負極１５が交互に配列されている。各電池群５は、直列に接続された複数の電池３の両端に位置する電池３の電極が総電極となり、例えば、偶数個の電池３が直列に接続される場合は、一端の電池３の正極が総正極、他端の電池３の負極が総負極となる。本実施形態では、偶数個（１４個）の電池３が直列に接続される電池群を例に説明する。

バスバモジュール７は、電池群５の隣接する電池３間の正極１３と負極１５との間をそれぞれ接続する複数の第１導体１７と、電池群５の両端の電池３の総正極１９及び総負極２１にそれぞれ接続される２つの第２導体２３を保持する樹脂製の部材である。

第１導体１７は、連結部２５を介して互いに接続された複数の第１囲い壁２７の内側にそれぞれ嵌め込まれて係止され、第２導体２３は、バスバモジュール７の両端にそれぞれ設けられた第２囲い壁２９の内側に嵌め込まれて係止されている。第２導体２３には、総正極１９又は総負極２１が貫通する貫通孔が形成されている。

バスバモジュール７は、連結部２５と第１囲い壁２７と第２囲い壁２９がいずれも一体的に形成されるが、図１の右半分と左半分を別体で形成することもできる。なお、本実施形態では、図１に示すように、２つの電池群５にそれぞれ取り付けられるバスバモジュール７がおおよそ互いに対象的な形状に形成されている。

次に、本実施形態の特徴構成となる電線接続構造について説明する。

高圧電線９の両端には、圧着端子３１，３３が取り付けられている。図２，３に示すように、圧着端子３１，３３には、それぞれ高圧電線９の露出した導体部分を包み込むようにして圧着する圧着部３５と、第２導体２３にナット３７で接続される取付部３９を有している。取付部３９には、電池３の総電極が挿入される取付孔（図示せず）が形成されている。

一方の圧着端子３１は、図２に示すように、取付部３９が長手方向で鈍角に屈曲するとともに、長手方向と直交する方向（図２の表裏方向、以下、高さ方向という。）に階段状に屈曲して形成される。すなわち、取付部３９には、高さの異なる２つの面４１，４３が形成され、圧着部３５に近い方の面４１は、長手方向で鈍角に屈曲する部分とその前後に直状に延在する部分とから形成される一方、圧着部３５と遠い方の面４３は、円形に形成される端部の中央に電池３の総正極１９が挿入される取付孔（図示せず）が形成されている。取付孔が形成される面４３は、面４１よりも高さの低い位置に配置されている。

バスバモジュール７には、後述するが、圧着端子３１をナット３７で締め付ける際の共回りを制限する２つのリブ４５，４７が圧着端子３１を挟む位置に形成されている。リブ４５，４７に挟まれた領域には、圧着端子３１の圧着部３５と取付部３９の面４１にかかる部分が収容されるようになっている。

ここで、リブ４５，４７間の寸法は、圧着端子３１とリブ４５，４７との隙間の寸法が第１の隙間寸法となるように設定されている。本実施形態では、図２に示すように、総正極１９側のリブ４５，４７の一端の内法寸法Ｌ１と、その内側に収容された圧着端子３１（取付部３９）の直状部の幅Ｌ２との差が、第１の隙間寸法Ｌ３として設定され、この第１の隙間寸法Ｌ３は、例えば、リブ４５，４７間に圧着端子３１を挿入するのに支障が無い程度のできるだけ小さな大きさに設定されている。

他方の圧着端子３３は、図３に示すように、圧着部３５と取付部３９とが直状に形成されるとともに、長手方向と直交する方向（図３の表裏方向、以下、高さ方向という。）に階段状に屈曲して形成される。すなわち、取付部３９には、高さの異なる２つの面４９，５１が形成され、圧着部３５と遠い方の面５１には、電池３の総負極２１が挿入される取付孔（図示せず）が貫通して形成されている。取付孔が形成される面５１は、面４９よりも高さの低い位置に配置されている。

バスバモジュール７には、後述するが、圧着端子３３をナット３７で締め付ける際の共回りを制限する２つのリブ５３，５５が圧着端子３３を挟む位置に形成されている。リブ５３，５５に挟まれた領域には、圧着端子３３の圧着部３５と取付部３９の面４９にかかる部分が収容されるようになっている。

ここで、リブ５３，５５間の寸法は、圧着端子３３とリブ５３，５５との隙間の寸法が第２の隙間寸法となるように設定されている。本実施形態では、図３に示すように、総負極２１側のリブ５３，５５の一端の内法寸法Ｌ４と、その内側に収容された圧着端子３３（取付部３９）の直状部の幅Ｌ５との差が、第２の隙間寸法Ｌ６として設定されている。この第２の隙間寸法Ｌ６は、第１の隙間寸法Ｌ３よりも大きく設定され、例えば、高圧電線９の軸線と直交する方向の断面積（電線太さ）と高圧電線９の長さとの少なくとも一方に基づいて設定されている。

次に、このようにして構成される電線接続構造において高圧電線９を取り付ける手順を説明する。なお、２つの電池群５には、バスバモジュール７が取り付けられているものとする。

まず、図２に示すように、高圧電線９の一方の圧着端子３１をリブ４５，４７の間に配置するとともに、圧着端子３１の取付部３９の取付孔に総正極１９を挿入する。これにより、圧着部３５及び取付部３９の面４１の裏面は、バスバモジュール７のリブ４５，４７間の底面と当接する。この状態で、取付孔から突出する総正極１９にナット３７を螺合させ、圧着端子３１の取付部３９を第２導体２３に当接させた状態で締め付ける。このとき、ナット３７を締め付けると、圧着端子３１はナット３７の回転方向に共回りしようとするが、第１の隙間寸法Ｌ３は、リブ４５，４７間に圧着端子３１を挿入できる程度の小さな隙間に設定されているため、圧着端子３１はリブ４５，４７に挟まれて殆ど共回りすることがない。ナット３７の締め付けにより、第２導体２３と圧着端子３１及び総正極１９は互いに電気的に接続された状態となる。

次に、高圧電線９を湾曲させて、他方の圧着端子３３をリブ５３，５５間に配置させる。ここで、第２の隙間寸法Ｌ６は、第１の隙間寸法Ｌ３よりも大きく設定されており、圧着端子３３はリブ５３，５５間で幅方向にある程度余裕がある。そのため、圧着端子３３は、高圧電線９が湾曲、つまり弾性変形することで、弾性変形の復元力が開放される方向へ向いた状態でリブ５３，５５間に収容される。したがって、圧着端子３３は、リブ５３，５５間の中心線上に沿って配置されるのではなく、例えば、中心線から図３の矢印の方向に所定の角度で傾いた状態で配置される。

このように、圧着端子３３は、リブ５３，５５間で高圧電線９の復元力に応じた方向、つまり高圧電線９の復元力が開放される方向へ向いた状態でリブ５３，５５間に収容することができるため、高圧電線９に逆らう操作力を小さくして、高圧電線９の取り付け時の作業性を向上させることができる。

また、圧着端子３３は、ナット３７で仮留めされた状態でナット３７の回転軸となる総負極２１を中心に高圧電線９の復元力が開放される方向に回動する（図１の点線）。そのため、例えば、高圧電線９の余長が大きい場合でも、圧着端子３３が回動することで余長を吸収し、高圧電線９の湾曲する角度（図１のθ）を緩やかにすることができる。その結果、湾曲して外側（図１の左側）に突き出した部分が２つの電池群５に近づく方向（図１の右側）に移動するため、高圧電線９が他部品と接触するのを防ぐことができ、振動などに伴う高圧電線９の損傷や異音の発生を防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本実施形態の電線接続構造は、圧着端子３１，３３をナット３７で締め付ける例を説明したが、ナット３７に代えて、ボルトで締め付けて固定する構成とすることも可能である。また、本実施形態の電線接続構造は、複数の電池群５を高圧電線９で直列に接続する例を説明したが、同じ極の総電極同士を並列接続する場合にも適用することが可能である。

１ 電源装置
５ 電池群
７ バスバモジュール
９ 高圧電線
１７ 第１導体
１９ 総正極
２１ 総負極
２３ 第２導体
２５ 連結部
３１，３３ 圧着端子
３５ 圧着部
３７ ナット
３９ 取付部
４５，４７，５３，５５ リブ

Claims (3)

1. 複数の電池をそれぞれ直列接続してなる複数の電池群が互いに間隔をあけて配置され、隣り合う前記電池群の総電極同士を、両端に圧着端子を有する高圧電線で接続する電線接続構造において、
   前記高圧電線は、前記総電極に接続される導体が保持された樹脂製のバスバモジュールの前記導体に前記圧着端子の円形の固定部をボルト又はナットで締め付けて接続され、前記バスバモジュールには前記圧着端子の締め付け時の共回りを制限する２つのリブが前記圧着端子を挟む位置に形成されてなり、
   前記２つのリブの間隔は、隣り合う前記電池群の一方の総電極に接続される前記圧着端子の前記固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法に設定され、他方の総電極に接続される前記圧着端子の前記固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法よりも大きい第２の隙間寸法に設定されていることを特徴とする電線接続構造。
2. 前記第２の隙間寸法は、前記高圧電線の軸線と直交する方向の断面積と前記高圧電線の全長寸法との少なくとも一方に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の電線接続構造。
3. 複数の電池をそれぞれ直列接続してなる複数の電池群が互いに間隔をあけて配置され、隣り合う前記電池群の総電極同士を、両端に圧着端子を有する高圧電線で接続する電線接続方法において、
   前記高圧電線は、前記総電極に接続される導体が保持された樹脂製のバスバモジュールの前記導体に前記圧着端子の円形の固定部をボルト又はナットで締め付けて接続され、前記バスバモジュールには前記圧着端子の締め付け時の共回りを制限する２つのリブが前記圧着端子を挟む位置に形成され、
   前記２つのリブの間隔は、隣り合う前記電池群の一方の総電極に接続される前記圧着端子の前記固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法に設定され、他方の総電極に接続される前記圧着端子の前記固定部の円弧部から直状に延びる一定幅の直状部の幅との差が第１の隙間寸法よりも大きい第２の隙間寸法に設定されてなり、
   前記高圧電線の一方の前記総電極に接続される前記圧着端子を一方の前記バスバモジュールの前記２つのリブ間に収納するとともに、該圧着端子の前記固定部を前記ボルト又はナットで締め付けた後、前記高圧電線を湾曲させ、
   次いで、前記他方の総電極に接続される前記圧着端子を他方の前記バスバモジュールの前記２つのリブ間に収納するとともに、該圧着端子の前記固定部に形成される取付孔に他方の前記総電極を挿入し、該圧着端子を前記ボルト又はナットの軸を中心に回動させた状態で該ボルト又はナットを締め付けることを特徴とする電線接続方法。

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